热重红外质谱联用有机保温材料受热过程研究

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建筑有机保温材料在燃烧性能和防火安全性上存在着不足,即存在火灾风险。有机保温材料属于高分子聚合物,燃烧过程是一个非常复杂的物理化学过程,不同聚合物也经历着机理各异的反应历程,涉及到随机分解、解聚、环化、交联反应等,伴随着热量变化及形态变化等,并且产生各种各样的分解产物。深入研究建筑有机保温材料受热过程中热解和燃烧过程中行为变化对揭示有机保温材料热解过程和机理,及对建筑防火灾安全性有重要作用。  本文选取建筑工程中常用的有机保温材料:热塑性的挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)和热固性的酚醛树脂泡沫塑料(PF)作为研究对象,通过热重-红外-质谱三联机(TG-FTIR-MS)、差示扫描量热法(DSC)、受热影像-等实验手段,并结合其他燃烧试验,综合分析受热过程中质量变化规律、着火规律及条件、逸出气体规律,反应热变化及形态变化规律等,比较分析热塑性塑料和热固性塑料受热行为的异同。  XPS在氮气气氛下发生热解反应温度比空气气氛下提高大约100℃左右,而且热分解反应逸出有机化合物气体种类数增加,说明在热解过程中,大分子聚合物更多地发生裂解反应,而在空气气氛下,裂解产物由于氧气较充足,参加氧化反应即燃烧,生成CO2和H2O。PF在氮气气氛下发生热分解反应逸出有机化合物气体种类数增加,说明在热解过程中,大分子聚合物更多发生裂解反应,而在空气气氛下,裂解产物由于氧气较充足,参加氧化反应即燃烧,生成CO2和H2O。  XPS受热过程为先由固相到液相再到气相,在熔融后继续发生分解。PF受热过程为固相到气相,PF受热后炭化。氮气气氛下XPS受热主要有一个失重阶段,发生裂解反应,是一个吸热过程,随着升温速率的增加,反应向高温处移动,吸热峰也向高温处移动。PF受热过程中分解反应,DSC曲线上产生两个吸热峰。
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